JP2000036970A - 立体視画像生成装置及び同生成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特殊な眼鏡等を使用せず、また、見る位置を
よらず立体画像が正常に見える立体視画像生成装置を提
供することにある。 【解決手段】 立体視画像を構成する複数の画像を個々
に生成する画像生成手段と、生成された個々の画像を反
転、伸縮等の画像を校正する画像校正処理手段と、校正
された画像をまとめて立体視画像に統合する統合手段
と、統合された立体視画像を表示装置に出力する出力手
段とを具備していることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、立体視画像生成
装置及びその方法の技術分野に属する。更に、詳細に
は、複眼レンズ板やレンチキュラー板を使用する画像立
体視の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】画像を立体的に見せる立体視画像を生成
し、表示する装置として種々の装置が知られている。従
来古くから知られているものとして観察者が偏向眼鏡等
の特殊な眼鏡を使用して、その装置の表示画面を観察す
ると画像が立体的に認識できる装置である。この種の装
置は観察者が特殊な眼鏡を着用する必要があり、観察者
に煩わしさを与えるという問題点がある。

【０００３】このような不都合がなく、表示画像を観察
するだけで、画像が立体的に見える装置として、複眼レ
ンズ板を用いた装置やレンチキュラー板を用いた装置が
知られている。複眼レンズ板を用いた装置は１９０８
年、フランス人リップマンによって提案され、１９３１
年アメリカ人アイベスによって改良された。以下、この
装置の原理について説明する。

【０００４】図１８（Ａ）に示すように、写真乾板１０
１の前に複眼レンズ板１０２をおく。複眼レンズ板１０
２は昆虫の複眼のような多数の小さなレンズを２次元に
配置したレンズ板、いわゆる、ハエ（蠅）の目レンズで
構成されている。乾板１０１の乳剤面をレンズ１０２の
焦点面に一致させると、個々の微少レンズに対して対象
物体１０３の微少な倒立像が個々に結像される。この像
は種々の方向から眺めた対象物体１０３の倒立像になっ
ているはずである。乾板１０１を露光して現像した後、
反転焼き付けして陽画乾板１０１ａを作成する。

【０００５】陽画乾板１０１ａを図１８（Ｂ）に示すよ
うに、乾板１０１ａを元の位置に置き、背面から拡散板
１０６を使用して照明光１０７で照明する。照明光１０
７は、拡散板１０６を通過し、乾板上の各点から発した
光は完全に同じ経路を逆に辿るから、もとの物体の位置
に３次元の実像１０３ａが生じる。しかし、この実像１
０３ａは対象物体１０３の像とは異なり、対象物体１０
３の裏返しの像になる。即ち、右方から見た対象物体１
０３の凸の部分が左方から実像を見るために凹んだ像に
見えてしまう。この像は「偽の像」と呼ばれている。

【０００６】この問題を解決するため、アイベスは次の
方式を提案した。図１８（Ｂ）の破線で示したように複
眼レンズ１０４及び乾板１０５を配置して、実像１０３
ａをもう一度乾板１０５に結像させて撮影すれば正しい
元の物体の像が得られる。しかし、この方法は撮影を２
回行わなければならず、また、２段階にわたって撮影す
るため解像度が劣化し、視野角が狭くなる。これらの問
題を解決するために、精密な微少レンズを用いるインテ
グラム法やプリズムアレーを用いる方法が提案された
が、何れも工学的に高度な工夫を凝らした装置であるた
め高価になる。

【０００７】また、大画面の立体視像を得るため、或い
は、容易に画像の交換を行うためには、レンズ板と画像
が一体となっているものよりは、プロジェクタ等により
スクリーンに画像を投影する方式の方が優れている。し
かし、この方式を複眼レンズを用いた立体視画像生成装
置に用いるためには、２次元配列された多数の撮像装置
及び２次元配列された多数のプロジェクタが必要であ
り、実現が困難である。更に、この方法で得られた立体
視再生像は、実際の撮影により得られた像に限られる。

【０００８】次に、レンチキュラー板を用いた立体視画
像生成装置について説明する。レンチキュラー板は１９
３２年頃に知られた技術で、１９６０年代に精密加工技
術やプラスチック工業、印刷技術などの進歩により著し
く進歩した。今日では立体写真の絵はがきやビデオゲー
ムの分野でも使用されている。以下にこの方式の原理に
ついて説明する。この方式は、人間の両眼は左右に配置
されていてこの両眼視差だけでも十分な立体感が得られ
ることから、目の上下方向の移動を無視しても問題ない
との考えで提案された方式である。

【０００９】図１９（Ａ）に示すように、この立体視画
像表示装置は上下方向に方向性のない縦に細長いかまぼ
こ型のレンズ１１２を横方向に一次元的に配置したレン
ズを用い、その背後に右目から見た写真画像１１３と左
目から見た写真画像１１４とをストライプ状に切って交
互に貼り付けた構成をしている。これを観察者１１５が
適切な位置から見ると左目には左画像１１４が見え、右
目には右画像１１３が見えるため画像が立体的に見え
る。なお、この方式では正常に見える範囲を広くするた
めに２眼ではなく多眼方式が通常使用される。

【００１０】この多眼方式は図２０（Ａ）に示すように
人間の両眼が図の矢印方向に移動しても立体視画像が見
えるように工夫されている。図２０（Ｂ）は図２０
（Ａ）の破線の円の部分を拡大した図である。図に示さ
れているように、多眼式のカメラで撮影した夫々の画像
ａ〜ｈを縦に細長いストラップ状に切って、レンチキュ
ラー板１１６の個々のレンズ毎にそれらの像１１７を背
後に順番に並べて貼り合わせたものである。

【００１１】レンチキュラー板を用いた立体視画像生成
装置では以下のような問題がある。即ち、写真画像を得
るためには、高精度に微調整された高精細多眼式カメラ
による撮影を必要とする。また、レンズの１個１個に対
応する画像を作成するために、各カメラで撮影されたフ
ィルムを高精度でスリット状にカットして貼り合わせる
か、或いはカメラと全く同じ位置からプロジェクタでレ
ンチキュラー板に向けて撮影画像を投射しなければなら
ない。更に、レンチキュラースクリーンを見る方向及び
位置により立体視ができたり、できなかったりして正常
に立体視できる領域が制限される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】以上に説明したよう
に、観察者が偏向眼鏡等の特殊な眼鏡の使用を条件付け
ると観察者に煩わしさを与えるという課題がある。ま
た、複眼レンズ板を使用する方法は２段階にわたって撮
影するため解像度が劣化する等の課題がある。また、レ
ンチキュラー板を使用する方法は立体視可能な状態が見
る方向及び位置に依存するという課題がある。本発明は
上述のような背景の下になされたもので、特殊な眼鏡等
を使用しないでも立体視画像が見え、また、見る位置に
よらず立体画像が鮮明にかつ正常に見える立体視画像装
置を提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は以下の手段を採用している。即ち、請求項１
記載の発明は、立体視画像表示装置の画像担体に立体視
画像を供給配置する立体視画像生成装置において、該立
体視画像生成装置は立体視画像を構成する複数の画像を
個々に生成する画像生成手段と、生成された個々の画像
を反転、伸縮等の画像を校正する画像校正処理手段と、
校正された画像をまとめて立体視画像に統合する統合手
段と、統合された立体視画像を出力する出力手段とを具
備することを特徴としている。

【００１４】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、 前記画像担体は、印画紙、フィルム、又
は、スクリーン等から構成され、前記出力手段はプリン
ター、現像器又はプロジェクター等或いはそれらの機器
へのデータ入力手段からなることを特徴としている。

【００１５】請求項３記載の発明は、請求項１又は請求
項２記載の発明において、前記立体視画像表示装置が複
眼レンズ板を利用した装置である場合に、前記画像校正
処理手段は前記生成された個々の画像をその画像のレン
ズ中心を通る縦軸及び横軸に関して、又は、縦軸に関し
て対称的に反転する反転手段と、反転された画像を所定
の縮小率で伸縮する手段とを具備することを特徴として
いる。

【００１６】請求項４記載の発明は、請求項１又は請求
項２記載の発明において、前記立体視画像表示装置がレ
ンチキュラー板を利用した装置である場合に、前記画像
校正処理手段は前記生成された個々の画像をその画像の
レンズ中心を通る縦軸及び横軸に関して対称的に反転す
る反転手段と反転された画像の横方向を所定の縮小率で
伸縮し、縦方向は立体視された画像が元の対象物体と同
じ伸縮率で再現できる縮小率で伸縮する手段とを具備す
ることを特徴としている。

【００１７】請求項５記載の発明は、請求項３又は請求
項４記載の発明において、前記画像校正処理手段は、前
記所定の縮小率と異なる縮小率で伸縮し、立体視画像を
デフォルメすることを特徴としている。

【００１８】請求項６記載の発明は、請求項１〜請求項
５記載の発明において、前記画像生成手段は、カメラで
撮影した複数の写真の画像データに基づいて立体視画像
の個々の画像データを計算機で生成することを特徴とし
ている。

【００１９】請求項７記載の発明は、請求項１〜請求項
５記載の発明において、前記画像生成手段は、３次元対
象物体を３次元座標データ又は数式等で表示するデータ
を記録した記録媒体から立体視画像の個々の画像データ
を計算機で生成することを特徴としている。

【００２０】請求項８記載の発明は、請求項１〜請求項
７記載の発明において、前記出力手段は、カラー立体視
画像の画像データをＧＲＢ又はＹＭＣの色成分毎に分解
して立体視画像を出力している。

【００２１】請求項９記載の発明は、請求項１〜請求項
８記載の発明において、前記立体視画像生成装置は動的
３次元対象物体の一定サンプリング時間毎の立体視画像
を生成し、該生成された立体視画像を連続的に前記画像
担体に供給配置して立体視動画像を表示するようにした
ことを特徴としている。

【００２２】請求項１０の発明は、立体視画像生成方法
に関する発明で、立体視画像表示装置の画像担体に立体
視画像を供給配置する立体視画像生成方法において、立
体視画像を構成する複数の画像を個々に生成するステッ
プと、生成された個々の画像を反転、伸縮等により画像
を校正するステップと、校正された画像をまとめて立体
視画像に統合するステップと、統合された立体視画像を
出力するステップとを具備するすることを特徴としてい
る。

【００２３】請求項１１記載の発明は、請求項１０記載
の発明において、前記画像生成ステップは、カメラで撮
影した複数の写真の画像データに基づいて立体視画像の
個々の画像データを計算機で生成することを特徴として
いる。

【００２４】請求項１２記載の発明は、プログラムを記
録した記録媒体に関し、そのプログラムは、立体視画像
表示装置の画像担体に立体視画像を供給配置する立体視
画像生成装置の機能をプログラムし、記録した記録媒体
において、該記録媒体は立体視画像を構成する複数の画
像を個々に生成する画像生成手段のプログラムと、生成
された個々の画像を反転、伸縮等により画像を校正する
画像校正処理手段のプログラムと、校正された画像をま
とめて立体視画像に統合する統合手段のプログラムと、
統合された立体視画像を出力する出力手段のプログラム
とを具備していることを特徴としている。

【００２５】

【発明の実施形態】最初に、この発明の原理について説
明する。以下、式中の記号「×」は乗算を示し、記号
「／」は除算を表す。 （１）立体視の原理 まず、対象物体の像を立体視する原理について説明す
る。図１で対象物体１１を複眼レンズ１２で撮影する
と、写真乾板１３には写真１４に示すように無数の対象
物体の像が写る。これらの像は図２上側に示すように、
像の位置は個々のレンズの中心位置（正確には光学中
心）からずれると共に変形した像が写る。即ち、任意の
１つの像１５と他の像１６を比較すると、像１５のレン
ズの中心位置に相当する点Ｐは点Ｐ’に変位するだけで
なく像１６自体も像１５に比較して多少ゆがんだ像とな
って写る。これは個々のレンズの中心位置がお互いに異
なっているために起きる現象であり、この現象によって
立体視が可能となる。

【００２６】しかし、これらの撮影像１４を複眼レンズ
で直接見ても、リップマンの複眼レンズのところで説明
したように正しい立体視像は見えない。正しい立体視像
を見るためには、個々の全ての撮影像１５、１６等をレ
ンズの中心Ｐを通る中心線１８、１９に対して反転させ
て像２０、２１のようにする。この様に修正した写真を
貼り合わせて図６（Ａ）に示す立体視画像２２を作成す
る。立体視画像２２を、図３（Ａ）に示すように、複眼
レンズ２３の後方の焦平面２４又は焦平面２４の前方
（図の右側）において複眼レンズ２３の前方から見れば
立体視像２５が虚像として見える。また、図３（Ｂ）に
示すように、焦平面２４の後方（図の左側）に置いて左
側に拡散板２７を配置して照射光を当てて右側から見れ
ば実像２９が見える。従って、この場合には立体視の正
立実像を得るためには個々の撮影像はレンズの中心線を
通る縦軸に対して左右に反転させるだけでよい。

【００２７】次に、レンチキュラー板を使用して立体視
像を得る方法について説明する。ここでは、例えば、図
１の行１４Ｒに示す１行の撮影像のみを使用する。行１
４Ｒに属する任意の２つの像３１、３２は、一方の像３
１のレンズ中心Ｐにある像部分が他方の像３２では左右
何れかの位置Ｑにずれると共に、像３２自体も像３１か
ら変形した像になっている。この場合も図２の場合と同
様にレンズの中心を通る縦軸及び横軸に関して左右及び
上下に反転させる。反転した個々の像をレンチキュラー
板の長さに合わせて縦方向に引き延ばす。この様にして
得られた像３３、３４を行１４Ｒに配置されていた順番
と同じ順番で配置して図６（Ｂ）に示すような立体視画
像３６を作成する。

【００２８】図５（Ａ）は立体視画像とレンチキュラー
板３５との配置状態を示す側面図、（Ｂ）は平面図であ
る。立体視画像３６を、図５に示すように、レンチキュ
ラー板３５の焦平面又はその内側に配置し、右側から見
れば対象物体１１の正立した虚像３７が見える。

【００２９】（２）立体視画像データの作成方法 最初に、撮影用レンズによる撮影像と複眼レンズやレン
チキュラーレンズのような再生用レンズによって再生像
を生成する立体視画像との関係について検討する。図７
（Ａ）に示すように、焦点距離Ｆの撮影用レンズ５１に
よって距離Ｚだけ離れた位置にある大きさＹの物体５２
を撮影すると反対側距離ｄだけ離れた点に大きさｙの撮
影像５３が得られる。距離Ｚは焦点距離Ｆに比べて十分
に大きいので、次の関係が成立する。 ｔａｎ（Θ）＝
Ｙ／Ｚ＝ｙ／ｄ＝ｙ／Ｆ。また、図７（Ｂ）に示すよう
に、焦点距離ｆの再生レンズ５４の焦平面５７に大きさ
ｙ’の像５５をおいて角度θから眺めるとレンズ５４の
中心を通る目線５６が像５５を通過する部分の虚像が無
限遠点に見える。即ち、撮影角度Θと視覚角度θを等し
くした場合の撮影画像５３の大きさｙと再生像５５の大
きさｙ’との関係が得られる。

【００３０】図８（Ａ）は再生像５５を焦平面５７の内
側（距離ｄ）に置いた場合に視覚角度θから見た虚像５
８を示す。虚像の大きさＹｉは再生像の大きさｙ’の約
（Ｚ／ｆ）倍された大きさになる。また、図８（Ｂ）に
示すように、再生像を焦平面の外側（距離ｄ’）に配置
した場合は距離Ｚ’の位置に大きさＹｒの実像５９が得
られる。上記の関係は複眼になっても成立する。

【００３１】次に、立体視画像を作成するための個々の
レンズの中心位置を決定する方法について説明する。複
眼レンズを用いて撮影することにより撮影像１４のよう
な像を得ることもできる。しかし、その後の反転等の処
理も考えると、複眼レンズを利用して得られた撮影画像
１４に反転処理等を直接行う操作は複雑であり、そのた
めの装置も高価になる。そこで、以下に説明するように
２台のカメラで撮影した撮影画像から立体視画像データ
を作成する方法について説明する。

【００３２】図９に示すように、２台のカメラ４１、４
２から撮影した画像４１ａ，４２ａが与えられ、カメラ
４１、４２の位置、姿勢やレンズの焦点距離等のデータ
が既知であれば、これらのデータから第３のカメラ４３
を任意の位置、姿勢等において撮影した場合の撮影画像
４３ａのデータは従来技術を利用して計算によって求め
ることができる。この種の従来技術としては、例えば、
アビダン等によって提案された方式を利用することがで
きる。この方式は、２個のカメラ４１、４２の位置を表
すテンソルと、カメラ４１とカメラ４２の間の回転行列
からカメラ４３の位置を表すテンソルを求め、対象物体
４０の点に対応する撮影画像４１ａ、４２ａの点の座標
を知り、これ等に対応する撮影画像４３ａの点の像を求
めるものである。詳細は、「”Novel View Synthesis i
n Tensor Space", CVPR, June,1997」に記載されている
ので、説明は省略する。

【００３３】第３のカメラ４３の任意の撮影点からの画
像データが計算機によって作成できることは上記の通り
である。第３のカメラ４３の撮影点を移動させて複眼レ
ンズで撮影したと同じ画像データを作成するために、第
３カメラ４３の撮影点、即ち第３カメラの４３のレンズ
中心位置をどのように配置するかという問題について以
下に説明する。

【００３４】図１０（Ａ）に示すように、対象物体４０
を視点Ｓから見たときの視野角度を角度Θとする。平面
４４はカメラ４３のレンズの中心を移動させる平面で、
図１０（Ｂ）に示すように、一定ピッチｈ毎に上下左右
に移動させる。図１０（Ｂ）のＸ印はカメラ４３のレン
ズ中心の位置を示す。図１１（Ａ）は複眼レンズ２３の
背後の焦平面に計算機により作成された像４６が配置さ
れる。実際には、像４６はこの位置における画像担体の
上に配置される。像４６は前記した像２２と全く同じ構
成であるが、以下に示す操作により計算機により作成さ
れた像である点で異なる。像４６は写真等によって印画
紙又はフィルムに現像された像でもよいが、スクリーン
に投影された像でもよい。像４６を複眼レンズ２３の焦
平面において視点Ｒから見ると正立虚像４７が角度θで
見える。また、視点Ｒと複眼レンズとの間の距離ｒは、
例えば、３０cmにする。

【００３５】図１１（Ｂ）は複眼レンズ４６の平面図
で、小さなレンズ２３ａが間隔ｐで上下左右方向に配列
されている。複眼レンズ２３にはレンズ２３ａが上下に
Ｍ個ずつ配列されており、辺の長さＬはＬ＝Ｍ×ｐであ
る。複眼レンズ２３の焦平面に配置される像４６はレン
ズ２３ａの個数と同数の像が各レンズ２３ａの後ろに同
じ間隔で配置される。正立虚像４７を見る角度θは視野
角度Θと等しくするべきであるから、平面４４と視点Ｓ
との間の距離ｄを定めればカメラ４３のレンズ中心の配
置位置（図１０（Ｂ）のｘ印の位置）はこれらの関係か
ら定まる。即ち、間隔ｈは、ｈ＝ｐ×（Ｗ／Ｌ）により
定まる。なお、複眼レンズ板の大きさＬと撮影カメラの
撮影範囲Ｗとの比ξを、ξ＝Ｌ／Ｗと定義して、これを
縮小率と呼ぶことにする。

【００３６】次にカメラ４３の焦点距離Ｆをカメラ４
１、４２の焦点距離と同じ大きさに定め、複眼レンズ２
３の個々のレンズの焦点距離をｆとすれば、カメラ４３
によって撮影された撮影画像４３ａ（実際には計算機に
よって求められた画像４３ａである。）を（ξ×（ｆ／
Ｆ））倍に伸縮すると所要の大きさの画像が得られる。
この得られた画像を前述したようにカメラの中心を通る
中心線に対して上下左右に反転させて、個々の得られた
画像を貼り合わせれば立体視画像２２が得られる。

【００３７】この発明の実施形態を添付図面を参照して
以下に説明する。 ＜実施形態１＞図１２は複眼レンズ板を利用した立体視
画像表示装置の全体構成図である。図１２において、立
体視画像表示装置は、画像生成装置６０と立体視画像再
生装置８０とから構成されている。画像生成装置６０
は、撮影カメラ６１と、撮影カメラ６１からの撮影画像
データを記録する記録部６２と、立体視画像再生装置８
０の複眼レンズの位置等に関するデータを外部から入力
して記録するレンズデータ記録部６３と、レンズデータ
記録部６３からのデータに基づいて撮影用レンズの位置
（上記カメラ４３の撮影位置に該当）を決定するレンズ
位置算出部６４と、立体視画像データを生成する立体視
画像生成部６６と、生成された立体視画像を出力する出
力部６７と、カラー画像の画像データを生成するＲＧＢ
分解部６８とから構成されている。

【００３８】立体視画像生成部６６は、記録部６２と位
置算出部６４からのデータに基づき複眼レンズの個々の
レンズに対応する画像を生成する個別画像生成部７１
と、個別画像生成部７１で生成された各画像を反転、縮
小等の操作を施す画像処理部７２と、画像処理部に７２
からの個々のレンズに対応した画像をまとめて配置する
画像統合部７３とから構成されている。立体視画像再生
装置８０は、立体視画像を表示する表示装置８２と、表
示装置８２に画像統合部７３からの立体視画像をフィル
ム又はスクリーン等の画像担体に供給配置する画像配置
部８１とから構成されている。

【００３９】カメラ６１は、２個のディジタルカメラ等
であり、前記したカメラ４１、４２に該当するカメラで
ある。これらのカメラは特殊なディジタルカメラである
必要はない。２個のカメラ６１は異なる位置から対象物
体を撮影する。撮影された画像データは記録部６２に記
録される。この画像データを以後原画像データと呼ぶ。
なお、原画像データと共にカメラ６１の位置、姿勢、画
角等のカメラ６１に関するデータも同時に記録される。
記録部６２はＲＡＭメモリ又はディスクメモリ等のメモ
リから構成され、記録された画像データ等を画像生成部
６６に出力する。

【００４０】レンズデータ記録部６３には立体視画像再
生装置８０に使用される複眼レンズの個数及び配置（各
レンズ間のピッチ等）のデータが入力され、記録され
る。入力はキーボード等から入力してもよいし、データ
を記録したＲＯＭメモリ等を取り付けてもよい。これら
のデータはレンズ位置算出部６４に出力される。レンズ
位置算出部６４はそのデータから複眼レンズの個々のレ
ンズに対応する撮影位置を求める。即ち、図１０（Ｂ）
で説明した撮影位置（図のｘ印の位置）を算出する。ま
た、縮小率（ξ）も算出する。算出したデータは画像生
成部６６に出力する。

【００４１】個別画像生成部７１は、記録部６２からの
画像データ、カメラデータ、及びレンズ位置算出部６４
からの位置データに基づいて、各カメラ位置における画
像データを前記した従来技術（撮影画像４１ａ、４２ａ
から撮影画像４３ａの画像データを求める技術）を利用
して作成する。画像校正処理部７２は、レンズ画像生成
部７１で得られた画像を複眼レンズの構成に応じて校正
する。即ち、図２に示すように、個々の画像をその画像
におけるレンズ中心を通る縦軸及び横軸に関して反転さ
せる。更に、反転した画像を（ｆ／Ｆ）倍して縮小す
る。ここで、ｆは複眼レンズの焦点距離、Ｆはカメラ６
１の焦点距離である。画像統合部７３はレンズ画像校正
処理部７２で得られた画像全てを元の配列と同じ配列で
貼り合わせて図６（Ａ）に示す大きさの１枚の画像に統
合する。統合した画像をξ倍にして縮小する。ここで、
ξは縮小率で、ξ＝Ｌ／Ｗである。

【００４２】出力部６７は画像統合部７３で得られた統
合画像のデータを出力する。なお、画像がカラー画像の
場合は、ＲＧＢ分解部６８は統合画像データを色分解
し、ＲＧＢ（又はＹＭＣ）の色成分毎に統合画像を出力
する。例えば、図１３に示すように３台の色プロジェク
タ６９ａ〜６９ｃによって各色毎にスクリーン６９ｄに
投影する。統合画像データをプリンタに出力すれば立体
視画像の写真が得られ、プロジェクタに出力すれば立体
視画像の影像が得られる。但し、これらを直接見ても立
体的な画像、写真は見えない。これを立体的に見るため
に立体視画像再生装置８０を使用する。

【００４３】画像配置部８１は画紙、フィルム、又はプ
ロジェクタ及びスクリーン等の画像担体から構成されて
おり、画紙、スクリーン等は複眼レンズの焦平面或いは
それよりもレンズ側に配置されている。画像配置部８１
によって、画像統合部７３からの出力データが立体視画
像として表示装置８２の適切な位置に配置される。表示
装置８２は複眼レンズを備えた立体視用の画像表示装置
である。レンズの個数やレンズの配置等は特に制限され
ないが、レンズの個数を増やし、高密度で配置すれば、
高精細な画像が得られる。しかし、コストが高くなるだ
けでなく、生成すべき画像の枚数が増えて処理に長時間
が必要になる。適当な個数のレンズを配置したものが使
用される。

【００４４】以上に述べたように、実施例１の装置は、
まずカメラ６１によって対象物体を撮影して、原画像デ
ータを作成する。次に、レンズ位置算出部６４はカメラ
位置を決定する。個別画像生成部７１はこの両方のデー
タに基づいて個別の画像データを計算機により生成す
る。画像変形部７２は生成された画像データを構成して
立体視画像の個々の画像データを作成する。画像統合部
７３はこれらの画像データをまとめて貼り合わせて立体
視画像を生成する。出力部６７は生成された立体視画像
を画像配置部８１の画像担体に供給配置する。この様に
配置された画像を表示装置の複眼レンズ板を通して見る
と立体的な画像が見える。

【００４５】従って、実施形態１は以下のような効果が
得られる。即ち、第１に、見る位置によらない立体画像
が正常に見える。また、特殊な眼鏡等を必要としない。
更に、通常の精度のディジタルカメラを使用するのみで
画像の立体視を実現できる。

【００４６】＜実施形態２＞実施形態１では複眼レンズ
による立体視画像の生成装置について述べたが、レンチ
キュラー板を用いた立体視画像生成装置について以下に
説明する。なお、実施例１と同じ構成要素については同
じ参照番号を付して詳細な説明は省略し、異なる点につ
いて詳述する。図１４は実施例２の構成全体を示すブロ
ック図である。図１４において、立体視画像生成部８５
は、記録部６２と位置算出部６５からのデータに基づき
レンチキュラー板の個々のレンズに対応する画像を生成
する個別画像生成部８６と、個別画像生成部７１で生成
された各画像を反転、縮小等の操作を施す画像校正処理
部８７と、画像校正処理部に８７からの個々のレンズに
対応した画像をまとめる画像統合部８８とから構成され
ている。

【００４７】レンズ位置算出部６５は、例えば図１の行
１４Ｒの画像に対応する撮影位置をレンズデータ記録部
６３からのデータに基づいて算出する。行１４Ｒは対象
物体１１が最も良く表現される角度からの画像であるこ
とが望ましい。個別画像生成部８６は、記録部６２から
の画像データ、カメラデータ、及びレンズ位置算出部６
５からの撮影位置データに基づいて、前記した従来技術
を利用して行１４Ｒの画像データを生成する。

【００４８】画像校正処理部８７は個別像生成部８６で
得られた画像を以下のように変形する。即ち、まず個々
の画像をその画像におけるレンズ中心を通る縦軸及び横
軸に関して反転させる。反転した画像を横方向に（ｆ／
Ｆ）倍して縮小する。ここで、ｆはレンチキュラーレン
ズの焦点距離、Ｆはカメラ６１の焦点距離である。

【００４９】縦方向の伸長は、以下に示すようにレンチ
キュラー板から見る立体視像の縦横の伸縮率が同一であ
るように伸長する。まず、撮影物体と同じ大きさ（又は
視覚角度）で見えるようにする場合を考える。図１５
（Ａ）に示すように、大きさＹの撮影対象５２を撮影し
たときに大きさｙの撮影像５３が得られる。一方、図１
５（Ｂ）に示すように、大きさｙ’の画像をレンチキュ
ラー板９３の焦平面９４に置くと距離Ｚ’の位置に大き
さＹ’の像が見える。縦横の視覚度を等しくするには、
図１５（Ａ）のΘと（Ｂ）のθを等しくする必要があ
る。tan（Θ）＝〜ｙ／Ｆ、tan（θ）＝〜ｙ’／Ｌであ
るから、ｙ’＝ｙ×Ｌ／Ｆ とすればよい。但し、Ｌは
視点とレンチキュラー板までの距離である。例えば３０
ｃｍとする。撮影物体が縮小して見えるようにする場合
は、画像の縦横ともξ倍すれば視覚角度がそれぞれξ倍
縮小される。縦方向の画像の伸長率は（ξ×Ｌ／Ｆ）と
なる。

【００５０】立体視画像再生装置９０は、立体視画像担
体９１とレンチキュラー板９２から構成されており、立
体視画像担体９１はレンチキュラー板の焦平面上又はそ
れよりもレンズ側に配置されている。従って、立体視画
像再生装置９０から見る立体視像は虚像となる。

【００５１】実施例２による機能は実施形態１とほぼ同
様である。また、得られる効果も同様であるが、レンチ
キュラー板を使用しているので、構成がより簡単であ
り、立体視画像生成のための計算処理も少ない。従っ
て、より実用性が高い装置が得られるという効果があ
る。

【００５２】＜実施形態３＞対象物体が３次元座標の点
集合、数式又は表面のテクスチャで表されている場合は
以下のようにして立体視画像を生成することができる。
実施例３は実施例１で述べたカメラ６１と撮影画像を記
録する記録部６２及び個別画像生成部７１が相異し、他
は実施例１と同様である。以下、相異する部分について
のみ説明する。本装置は、個別画像生成部７１に該当す
るもので、図１６に説明図を示す。図１６において、３
次元物体を表示するデータを記録した記録媒体によって
表示される対象物体９８に対して距離Ｚ離れた平面９９
に撮影用カメラのレンズ中心（例えば点Ｐ）が配置され
る。撮影用レンズによる像は距離ｄだけ離れた面１００
に結像される。

【００５３】本装置では実際に種々の角度から見た対象
物体の画像をスクリーン等で表示し、これをカメラで撮
影して立体視画像の個々の画像を取得することもでき
る。しかし、本装置は、位置算出部６４から算出される
レンズ中心位置にカメラを移動して得られる面１００の
像を記録媒体に記録されているデータからの計算機によ
り生成するものである。この様にして得られた画像を実
施例１（又は実施例２）と同様な処理を行うことによっ
て立体視画像と得ることができる。従って、本装置を利
用すれば、対象物体を撮影することなく、ＣＡＤシステ
ム等から立体視画像を生成することができる。

【００５４】＜実施形態４＞実施形態４の装置は、図１
７に示すように、実施形態１〜３の装置に時計１０を追
加して、対象物体４０等の画像を一定時間間隔毎に撮影
し、これに基づいて立体視画像を生成し、立体視画像を
連続的に出力する。これによって、立体視動画像を生成
するようにしたものである。

【００５５】以上、この発明の実施形態、実施例を図面
により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限
られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲
の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の構成に
よれば、特殊な眼鏡等を必要とせず、見る位置、角度に
よらない立体画像が正常に見える。装置及び方法が得ら
れるという効果がある。また、通常の精度のディジタル
カメラを使用するのみで画像の立体視を実現できるとい
う効果も得られる。

【００５７】

【図面の簡単な説明】

【図１】 複眼レンズ板で撮影した場合の撮影画像例を
示す。

【図２】 複眼レンズ板を使用する場合の撮影画像の反
転操作の例を示す。

【図３】 （Ａ）は立体視画像を焦平面内において複眼
レンズ板で再現した虚像を示す。（Ｂ）は焦平面外側に
おいて得られる実像を示す。

【図４】 レンチキュラー板を使用する場合の反転操作
の例を示す。

【図５】立体視画像をレンチキュラー板で再現した像を
示す。（Ａ）は側面図を示し、（Ｂ）は上面図である。

【図６】 （Ａ）、（Ｂ）は立体視撮影画像の例を示
す。

【図７】 単一レンズによる撮影像（Ａ）と再生像
（Ｂ）との関係を示す。

【図８】 （Ａ）は再生像を焦平面内側に置いた場合の
虚像を示し、（Ｂ）は焦平面外側に置いた場合の実像を
示す。

【図９】２個の撮影用カメラと第３カメラによる撮影画
像の関係を示す。

【図１０】 （Ａ）は対象物体の撮影角度を示し、
（Ｂ）は撮影用複眼レンズの個々のレンズ中心の位置を
示す。

【図１１】 （Ａ）は再現される虚像の視覚角度を示
し、（Ｂ）は再生用複眼レンズのレンズ構成を示す。

【図１２】 複眼レンズ板を利用する再生装置で本発明
を実施した実施例１の全体構成図を示す。

【図１３】 カラー画像の場合の出力構成例を示す。

【図１４】 レンチキュラー板を利用する再生装置で本
発明を実施した実施例１の全体構成図を示す。

【図１５】 （Ａ）、（Ｂ）は縦方向の縮小率を説明す
る図である。

【図１６】 ＣＡＤ等の画像情報を利用して個々の画像
を生成する場合の説明図である。

【図１７】 立体視動画像を生成する場合の構成例を示
す。

【図１８】 従来装置で、（Ａ）、（Ｂ）は共に複眼レ
ンズ板を使用する場合の原理を示す。

【図１９】 従来装置でレンチキュラー板を使用する場
合を示し、（Ａ）は立体視図で、（Ｂ）は平面図を示
す。

【図２０】 （Ａ）は従来装置で多視点画像を配置した
場合の構成を示し、（Ｂ）は部分拡大図である。

【符号の説明】

６０ 立体視画像生成装置 ６１ カメラ ６２ 記録部 ６３ レンズデータ記録部 ６４、６５ レンズ位置算出部 ６６、８５ 立体視画像生成部 ６７ 出力部 ６８ ＲＧＢ分解部 ７１、８６ 個別画像生成部 ７２、８７ 画像校正処理部 ７３、８８ 画像統合部 ８０、９０ 立体視画像再生装置 ８１、９１ 画像配置部 ８２、９２ 表示装置

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 立体視画像表示装置の画像担体に立体視
   画像を供給配置する立体視画像生成装置において、該立
   体視画像生成装置は立体視画像を構成する複数の画像を
   個々に生成する画像生成手段と、生成された個々の画像
   を反転、伸縮等の画像を校正する画像校正処理手段と、
   校正された画像をまとめて立体視画像に統合する統合手
   段と、統合された立体視画像を出力する出力手段とを具
   備するすることを特徴とする立体視画像生成装置。
2. 【請求項２】 前記画像担体は、印画紙、フィルム、又
   は、スクリーン等から構成され、前記出力手段はプリン
   ター、現像器又はプロジェクター等或いはそれらの機器
   へのデータ入力手段からなることを特徴とする請求項１
   に記載の立体視画像生成装置。
3. 【請求項３】 前記立体視画像表示装置が複眼レンズ板
   を利用した装置である場合に、前記画像校正処理手段は
   前記生成された個々の画像をその画像のレンズ中心を通
   る縦軸及び横軸に関して、又は、縦軸に関して対称的に
   反転する反転手段と、反転された画像を所定の縮小率で
   伸縮する手段とを具備することを特徴とする請求項１又
   は請求項２に記載の立体視画像生成装置。
4. 【請求項４】 前記立体視画像表示装置がレンチキュラ
   ー板を利用した装置である場合に、前記画像校正処理手
   段は前記生成された個々の画像をその画像のレンズ中心
   を通る縦軸及び横軸に関して対称的に反転する反転手段
   と反転された画像の横方向を所定の縮小率で伸縮し、縦
   方向は立体視された画像が元の対象物体と同じ伸縮率で
   再現できる縮小率で伸縮する手段とを具備することを特
   徴とする請求項１又は請求項２に記載の立体視画像生成
   装置。
5. 【請求項５】 前記画像校正処理手段は、前記所定の縮
   小率と異なる縮小率で伸縮し、立体視画像をデフォルメ
   することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の立
   体視画像生成装置。
6. 【請求項６】 前記画像生成手段は、カメラで撮影した
   複数の写真の画像データに基づいて立体視画像の個々の
   画像データを計算機で生成することを特徴とする請求項
   １〜請求項５の何れか１に記載の立体視画像生成装置。
7. 【請求項７】 前記画像生成手段は、３次元対象物体を
   ３次元座標データ又は数式等で表示するデータを記録し
   た記録媒体から立体視画像の個々の画像データを計算機
   で生成することを特徴とする請求項１〜請求項５の何れ
   か１に記載の立体視画像生成装置。
8. 【請求項８】 前記出力手段は、カラー立体視画像の画
   像データをＧＲＢ又はＹＭＣの色成分毎に分解して立体
   視画像を出力することを特徴とする請求項１〜請求項７
   の何れか１に記載の立体視画像生成装置。
9. 【請求項９】 前記立体視画像生成装置は動的３次元対
   象物体の一定サンプリング時間毎の立体視画像を生成
   し、該生成された立体視画像を連続的に前記画像担体に
   供給配置して立体視動画像を表示するようにしたことを
   特徴とする請求項１〜請求項８の何れか１に記載の立体
   視画像生成装置。
10. 【請求項１０】 立体視画像表示装置の画像担体に立体
    視画像を供給配置する立体視画像生成方法において、立
    体視画像を構成する複数の画像を個々に生成するステッ
    プと、生成された個々の画像を反転、伸縮等により画像
    を校正するステップと、校正された画像をまとめて立体
    視画像に統合するステップと、統合された立体視画像を
    出力するステップとを具備するすることを特徴とする立
    体視画像生成方法。
11. 【請求項１１】 前記画像生成ステップは、カメラで撮
    影した複数の写真の画像データに基づいて立体視画像の
    個々の画像データを計算機で生成することを特徴とする
    請求項１０に記載の立体視画像生成方法。
12. 【請求項１２】 立体視画像表示装置の画像担体に立体
    視画像を供給配置する立体視画像生成装置の機能をプロ
    グラムし、記録した記録媒体において、該記録媒体は立
    体視画像を構成する複数の画像を個々に生成する画像生
    成手段のプログラムと、生成された個々の画像を反転、
    伸縮等により画像を校正する画像校正処理手段のプログ
    ラムと、校正された画像をまとめて立体視画像に統合す
    る統合手段のプログラムと、統合された立体視画像を出
    力する出力手段のプログラムとを具備していることを特
    徴とするコンピュータに読み取り可能な記録媒体。